浅析工程机械电气系统设计和常见故障分析的方法

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.. .. . . .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. -工程机械是我国制造行业的重要组成部分，是我国制造业中发展最快、发展平稳、经济效益和产品市场前景较好，并已形成与国外产品有较强竞争力。而电气系统作为工程机械的神经网络”，在控制整机的工作装置、传动、制动和提高操作舒适性等方面发挥了巨大的作用。因此，电气系统的设计在工程机械的整体设计中就显得尤为重要。本文主要介绍了工程机械行业电气系统设计方法和常见故障的分析解决方法。

l 电气系统组成工程机械电气系统按照功能，可划分为以下五个部分。

I.I 电源电路本文所讨论的电气系统单指工程机械最常见的负极搭铁 、单线制直流电气系统。根据工作电压划分，直流电源电路主要分为 12V和24V两种，由蓄电池、电锁、电源总开关、保险、发电机、起动机组成。

1.2 照明系统照明系统主要作用是为整机工作时提供信号和报警指示，以及在夜间工作时提供照明。常见的照明系统由前组合灯、后组合灯、工作灯、顶棚灯和报警灯组成。

1.3 仪表和传感器不同的工程机械设备仪表功能要求不同。比较常见常用的仪表包括：电压表、电流表、冷却液温度表和传感器、油量表和传感器、变矩器油温表和传感器、气压表等。某些定位高端的工程机械配有转速表、车速表和相应的传感器。

1.4 指示器各种为实现整机正常和安全工作、为操作者提供指示和提醒功能的指示器，最常见的为指示灯，且常与各种仪表组合使用。如：手刹指示、低压报警指示 、机油压力报警指示等。

I.5 其他电器为了满足操作者的舒适性要求和其他特殊要求，工程机械电气系统也常配有风扇 、雨刮器和洗涤器、暖风、空调、点烟器等电气设备，根据需要也可配置 GPS定位系统。

2 电气系统设计电气系统的设计是否合理，直接关系到整机电器件的正常工作与否和全车的安全性，因此电气系统设计出发点基本都是以安全为主。电气系统的设计需要综合考虑各方面的因素，包括成本、性能、电器件型号等，电气系统设计方法与步骤如图 l所示。

· 27 ·叉车技术 园 Ⅱ制器为核心的数字处理方式，将油压、冷却液温度、油量、小时计和多个报警指示高度集成，对输入信号进行高精度快速处理，具有精度高、稳定性好 、抗干扰能力强、低功耗等优点，已经成为工程机械仪表的主流。

②蓄电池直接供电系统这部分的电源所接负载-般都是工程机械车辆的安全件或重要件。蓄电池为整机电气系统和发动机启动提供能源，如何合理选择蓄电池是电气系统设计的关键问题。

蓄电池有两个关键参数：额定容量和冷启动电流。蓄电池的额定容量是指在设计规定的条件(温度、放电率、终止电压)下，电池应能放出的最低容量，单位为安培小时(AH)。

容量受放电率影响较大，所以常在字母 c的右下角以阿拉伯数字表明放电率，如 C2050，表明在 20时率下的容量为 50AH，选择蓄电池的额定容量时，-般采用以下经验公式：C(450-60o)P/U其中：启动机额定功率(单位：KW)u--系统电压(单位：V)假设启动机功率为 4.5KW，系统电压24v，则C(450～6OO)×4.5/2485～120AH蓄电池的冷启动电流(CcA)是指当气温为华氏零度时，蓄电池最大可以输出的电流值，是电池对低温启动性能的表现。-个高的冷启动电流能确保电池 良好的传导并提供- 个强有力的启动能力。特别是对于工作环境有特殊低温要求时，在额定容量满足使用要求的情况下，需要特别关注蓄电池的冷启动电流这-重要参数。

③灯具灯具的选择和安装要满足国内土方机械行业配光性能和外部照明和信号装置的安装规定。以装载机为例，要选择合适的前组合灯(包括远光、近光、示宽、转向指示功能)、前防雾灯、后工作灯、后组合灯(包括制动、倒车、转向、示宽指示功能)。此外，按照国家标准要求 ，驾驶室内还需配备满足使用要求的顶棚灯。

灯具的选择除了满足标准和使用要求外，还要考虑外型美观，并且与整机的风格造型相匹配。同时，还要注意灯架的设计实现对灯具外壳的保护，避免行车和操作中对灯具的磕碰和损坏。

2.1.4线束及插接件线束图纸上应包含所有与生产线束有关的信息，包括采用导线的线型、线径、颜色，线束护套(及端子)型号，包扎方式要求，过孔密封与保护，固定卡扣的型号技术要求及其他设计和工艺要求等。特别需要注意的是，-般对电源导线颜色没有特别规定，但地线要求须是黑色。

3 故障分析工程机械电气系统用电器较多，线路复杂；由于装配不当、磨损或其他原因，在使用过程中较易出现各类电气故障。比较常见的故障如表 1所示。

4 结论随着人们对工程机械的安全性、舒适性、经济性和排放性要求的提高，工程机械车辆上的电子产品种类在不断增加，电气系统的设计也变地越来越复杂，电气系统的故障点相应增加，这就要求在设计中要更多考虑系统的可靠性 、耐久性和舒适性等重要性能。

本文对工程机械电气系统的设计方法和故障排查进行了简要基本的介绍，在如何更好地提高系统可靠性、利用人机工程学更好地满足操作舒适性等方面还有还多不足，需要进-步的研究与探讨。

· 29 ·叉车技术 囡 Ⅱ表 l 常见电气系统故障及分析方法充电报警灯闪亮可能故障原因 判 断 方 法起动发动机并保持在中速以上，测量发电机 B端对地电压，应在 28V左右；发电机不发电 测量发电机 N端对地电压，应在 14V左右；如果无输出电压或电压过低 ，则表明发电机故障。

保险丝熔断 观察特定保险是否有熔断导线线束断路 测量充电报警线路两端电阻，观察是否有短路或接插件接触不 良的情况仪表故障 在以上所有故障均被排除后 ，判断仪表显示故障，可更换仪表查看。

发动机冷却液过热可能故障原因 判 断 方 法发动机过热 检查发动机的原因，如果损坏则修理。 (系统正常情况下)发动机冷却液温度传 拆下温度传感器，测量两引脚电阻，如果阻值为零，则表明传感器内部短路； 感器故障(内部短路)线柬短路 测量传感器两根连接线之间的电阻，如果阻值为零，则线束短路在以上所有故障均被排除后 ，核对仪表与传感器设计参数是否-致 ；如果两者参数差 仪表故障别较大，也会出现温度显示错误的现象机油压力报警灯闪亮可能故障原因 判 断 方 法机油压力降低 检查故障的起因和对发动机的损坏，然后进行修理。 (系统在正常情况下)机油压力开关故障 电锁在OFF档，测量机油压力开关的两引脚，阻值应在 1M以上；启动发动机后，两弓j(内部短路) 脚阻值应降为 1 7以下。如果阻值不正常，则表明压力开关故障。

线束短路 测量传感器两根连接线之间的电阻，如果阻值为零 ，则表明线束短路。

仪表故障 在以上所有故障均被排除后 ，判断仪表显示故障，可更换仪表查看。

其他电器件无法正常工作可能故障原因 判 断 方 法保险丝熔断 观察特定保险是否有熔断控制开关故障 按动相关电器件开关从闭合到打开，测量开关引脚之间的阻值，判断开关是否工作正常电器件故障 测量电器件内部阻值，若阻值为零，电器件可能内部短路 (与外围线束断开)导线线束故障 测量电器件连接电路，观察是否有断路或接插件接触不良的情况· 30 ·